Mécanismes moléculaires de l'adaptation au cours de 20 000 générations d'évolution expérimentale chez Escherichia coli

par Nadège Philippe

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Dominique Schneider.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Les mécanismes d'adaptation d'Escherichia coli à une alternance quotidienne entre des conditions de croissance et de carence ont été étudiés grâce à une stratégie d'évolution expérimentale. Douze populations d'E. Coli, dérivant d'un ancêtre commun, ont été propagées pendant plus de 40 000 générations par transferts journaliers dans un milieu minimum contenant une quantité limitante de glucose. L'évolution des 12 populations se caractérise par un degré important de parallélisme phénotypique (augmentation du fitness et du volume cellulaire,. . . ) et génétique, les mêmes gènes étant ciblés par la sélection naturelle dans la majorité des populations. Des mutations bénéfiques ciblant le gène spoT, acteur majeur de la réponse stringente permettant l'adaptation aux carences, avaient été identifiées dans 8 populations. Nous avons mis en évidence des mutations bénéfiques ciblant des gènes impliqués dans la biosynthèse de la paroi (pbpA-rodA) et la superhélicité de l'ADN (topA, fis). L'étude moléculaire de 2 mutations bénéfiques touchant l'opéron pbpA-rodA révèle qu'elles diminuent la quantité de protéine PBP2. L'analyse de 3 mutations ciblant le gène spoT montre qu'elles atténuent le contrôle stringent lors de l'entrée en phase stationnaire sans modifier les niveaux cellulaires de (p)ppGpp. Différentes mutations d'un même gène ayant les mêmes effets, l'évolution révèle un parallélisme moléculaire important. Près de la moitié des mutations bénéfiques affecte les réseaux de régulation globale de l'expression des gènes (spoT, fis, topA). La plasticité des réseaux de régulation globale joue donc un rôle primordial au cours de l'évolution et l'adaptation des bactéries.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Molecular mechanisms of adaptation during 20,000 generations of experimental evolution in Escherichia coli


  • Résumé

    The molecular mechanisms of adaptation of Escherichia coli to a daily alternation between growth conditions and starvation were studied thanks to a strategy of experimental evolution. Twelve populations of E. Coli, derived from a common ancestor, were propagated during more than 40,000 generations, by daily transfers in a minimal medium containing a limiting concentration of glucose. The evolution of these 12 populations is characterised by an important level of phenotypic parallelism (increase in fitness and cell volume. . . ) as well as a genetic parallelism, the same genes being the targets of natural selection in the majority of the populations. Beneficial mutations targeting the spoT gene, involved in the stringent response allowing adaptation of bacteria to starvations, were identified in 8 populations. We highlighted beneficial mutations targeting genes involved in peptidoglycan biosynthesis (pbpA-rodA) and DNA supercoiling (topA, fis). Molecular analysis of 2 mutations in pbpA-rodA show that they induce a decrease in the concentration of the PBP2 protein. The study of 3 mutations in spoT reveals that they attenuate the stringent control during entry in stationary phase without changing cellular levels of ppGpp. Different mutations from a same gene having the same effects, evolution of the 12 populations reveals a high level of molecular parallelism. Almost half of the beneficial mutations target global regulatory networks (spoT, fis, topA). Plasticity of these networks therefore plays a crucial role during evolution and adaptation of bacteria.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (180 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 160-180

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0177
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0177/D
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